Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Schachtunterteilen mit variablen Gerinneausführungen mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruches 1 und 16.
Betonfertigteile wie Rohre, Schachtelemente und Schachtunterteile werden in großen Stückzahlen mit weitgehend automatisierten Anlagen hergestellt. Dabei wird der Beton bei gleichzeitiger Rüttlung in die Form eingefüllt und verdichtet. Zusätzlich erfolgt eine weitere Formgebung und Verdichtung durch das Einpressen der Obermuffe im Bereich der Formeinfüllöffnung. Anschließend erfolgt sofort die Entschalung und der Weitertransport der frischen Betonteile auf Profilringe oder Paletten. Mit dem Rüttelpressverfahren lassen sich alle Massenprodukte gleicher Form und Struktur rationell herstellen. Schachtunterteile sind ebenfalls Massenprodukte, wobei jedoch das Gerinne eine Variantenvielfalt aufweißt, die eine automatische rationelle Produktion bisher nicht zulässt.
Bei einem bekannten Verfahren gemäß
Bei einem weiteren Verfahren gemäß
Bei einem weiteren Verfahren gemäß
In der Regel werden deshalb die Gerinne manuell nachträglich in Schachtunterteilrohlinge eingebracht. Diese Arbeit ist anstrengend und zeitaufwendig. Die Kosten liegen jedoch immer noch weit unter den Kosten für die bisherigen bekannten Verfahren.
Die Aufgabe ist bei dem Verfahren, der im Oberbegriff des Anspruches 1 definierten Art gemäß der Erfindung, durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 gelöst.
Die Herstellung der Schachtunterteile, jedoch noch ohne variablem Gerinne, erfolgt im Rüttelpressverfahren oder Gießverfahren. Hierbei werden die Schachtunterteile in umgekehrter natürlicher Lage in Formeinrichtungen hergestellt. Das Herstellen der variablen Gerinne erfolgt durch schichtweises Abtragen von Beton ebenfalls in umgekehrter natürlicher Lage. Der Beton kann schnell und ohne großen Energieaufwand abgetragen werden, weil der Beton nur zum Teil erhärtet ist. Der abgetragene Beton fällt durch die Schwerkraft nach unten, sodass der Fräsvorgang selbst durch die Betonreste nicht behindert wird. Der Betonabtrag wird aufgefangen und zur Weiterverwertung verwendet. Die Schachtunterteile sind monolithisch aus einem Guss hergestellt. Zur Herstellung der Gerinne werden keine Modelle benötigt. Der gesamte Fertigungsablauf kann mit diesem Verfahren automatisiert werden. Die Gerinne selbst sind maßgenau und können strömungstechnisch optimiert ausgeführt werden. Es sind beliebige Formen der Gerinne machbar. Die Spitzenden der Schachtunterteile sind sehr maßgenau, da die Schachtunterteile auf den Profilringen in umgekehrter natürlicher Lage abbinden.
Weitere vorteilhafte Verfahrensmerkmale ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 15.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die die Durchführung der Verfahren nach der Erfindung ermöglicht, ist in dem Anspruch 16 gekennzeichnet. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Vorrichtungen ergeben sich aus den Ansprüchen 17 bis 34, die durch die Gestaltung der Vorrichtung erreichten Vorteile liegen in dem geringen Aufwand und in der erreichbaren vollen Mechanisierung der Schachtunterteilherstellung mit variabler Gerinneausbildung und variablen Anschlüssen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert und zeigt:
Die Erfindung bezieht sich auf Schachtunterteile 1 aus Beton, die in umgekehrter natürlicher Lage in Formen 19 gerüttelt oder gegossen werden. Das variable Gerinne 3 wird dabei jedoch noch nicht hergestellt, sondern lediglich die komplette Auftrittsfläche ohne Gerinne 13, die in der Regel kegelförmig ist. In diesen Formeinrichtungen 19 sind auch die Aussparkerne 10 für die Zuläufe und den Ablauf eingebracht. Das variable Gerinne 3 wird in einem zweiten Arbeitsgang durch Betonabtrag 4 hergestellt, wobei sich auch das Schachtunterteil bei diesem Vorgang in umgekehrter natürlicher Lage befindet, sodass in kurzer Zeit große Mengen Beton abgetragen werden können, der durch die Schwerkraft nach unten fällt und den Fräsvorgang nicht behindert. Wie im schematischen Schnitt der Figur 1 dargestellt wird der rotierende Fräser 5 geführt und programmgesteuert 18 über die Betonoberfläche geführt und der Beton 4,14,16 somit schichtweise abgefräst.
Gemäß
Mit der Vertikalhubeinrichtung 44, die in vorteilhafter Weise mit einem Hydraulikzylinder 45 betätigt wird, wird der Stützkern 11 mit dem Deckel 12 und dem Profilring 6 vertikal in den Formmantel 9 abgesenkt und nach erfolgtem Füll- und Verdichtungsvorgang des Betons 14; das Schachtunterteil 1 nach oben ausgestoßen.
Gemäß Anspruch 2 erfolgt das Abtragen des Betons 4,14,16 im Bereich der variablen Gerinne 3 nach einer Teilerhärtung von 1 bis 10 Stunden. Erst nach einer Teilerhärtung von 1 bis 3 Stunden kann der Deckel 12 vom Schachtunterteil 1 entfernt werden, sodass die Auftrittsfläche ohne Gerinne 13 zur Betonabtragung 4 zugänglich ist. Die Teilerhärtung kann beschleunigt werden, indem die Schachtunterteile 1 durch eine Härterkammer geführt werden.
Das Schneidwerkzeug 47 rotiert nicht wie der Fräser 5, sondern schneidet ganze Schichten und Stücke aus dem teilerhärteten Beton heraus.
Gemäß Anspruch 3 ist dargelegt, dass der Betonabtrag 4 durch mindestens einen rotierenden Fräser 5 erfolgt. Der Fräser 5 hat einen Durchmesser von ca. 140 mm und ist bestückt mit 8 bis 40 Hartmetallzähnen. Der Fräser 5 kann sowohl links als auch rechts rotieren und arbeiten. Mit dem Fräser 5 können Betonmengen 4 von etwa 0,1 bis 1,0 dcm3 pro Sekunde abgetragen werden, sodass ein variables Gerinne 3 innerhalb von 3 bis 10 Minuten herausgefräst ist. Der teilerhärtete Beton 14,16 kann schnell und mit geringer Antriebsleistung und geringem Verschleiß abgetragen werden.
Gemäß Anspruch 4 wird das Schachtunterteil 1 in umgekehrter natürlicher Lage auf Profilringe 6 gehalten, dies ermöglicht einen sicheren Transport und eine genaue Position der Schachtunterteile 1 beim Fräsen. Außerdem entstehen dadurch sehr maßhaltige Spitzenden. Die Profilringe 6 werden erst nach endgültigem Aushärten der Schachtunterteile 1 vom Spitzende entfernt. Unter umgekehrter natürlicher Lage des Schachtunterteils 1 ist zu verstehen, dass das Spitzende 30 waagerecht oder schräg nach unten zeigt.
Gemäß Anspruch 5 ist dargelegt, dass die variablen Gerinne 3 programmgesteuert 18 in jeder verlangten geometrischen Vielfalt herstellbar sind. Die Maßhaltigkeit und Geometrie der variablen Gerinne 3 ist sehr genau, da die teilerhärteten Schachtunterteile 1 bereits formstabil sind. Der Betonabtrag 4 der teilerhärteten Schachtunterteile 1 erfolgt in wesentlich höherer Geschwindigkeit als bei ausgehärteten Schachtunterteilen 1.
Gemäß Anspruch 6 wird das Schachtunterteil 1 in vorteilhafter Weise aus feinkörnigem Material hergestellt. Dies hat den Vorteil, dass beim Abfräsen des teilerhärteten Betons eine möglichst saubere Oberfläche erzielt wird, die zusätzlich durch einen nachfolgenden Glättvorgang besser geglättet werden kann, als der Beton, der üblicher Weise für Schachtunterteile verwendet wird. Bisher wird ein Beton für Schachtunterteile verwendet, mit einer Korngröße bis 16 mm. Insgesamt gesehen, werden alle Oberflächen des Schachtunterteiles durch Verwendung des feinkörnigen Betons besser.
Gemäß Anspruch 7 werden die variablen Anschlüsse, die bereits bei der ersten Formgebung in Formen hergestellt wurden, vermessen und aufgrund dieser Daten wird das Fräsprogramm für die dazu passenden variablen Gerinne erzeugt. Dies hat den Vorteil, dass das variable Gerinne 3 zu den variablen Anschlüssen 2 sehr maßgenau fluchtet.
Gemäß Anspruch 8 und 9 werden die variablen Anschlüsse 2 nicht mehr bei der ersten Formgebung durch die Aussparkerne 10 hergestellt und geformt, sondern ebenfalls mit der Fräsvorrichtung aus dem teilerhärteten Beton ausgefräst. Der Industrieroboter 22 ist so angeordnet, dass er mit dem Fräser 5 sowohl die variablen Gerinne, als auch alle variablen gefrästen Anschlüsse fräsen kann. Hierzu wird zusätzlich das Schachtunterteil um seine vertikale Achse 34 gedreht, sodass am gesamten Umfang des Schachtunterteiles variabel gefräste Anschlüsse angebracht werden können.
Gemäß Anspruch 10 wird die Oberfläche des variablen Gerinnes unmittelbar nach dem Fräsvorgang glattgestrichen. Um die Glättwirkung zu verbessern, kann zusätzlich Wasser aufgespritzt werden.
Gemäß Anspruch 11 wird unmittelbar nach dem Fräsvorgang eine Flüssigkeit aufgespritzt. Dies erfolgt programmgesteuert, in sehr gleichmäßiger und exakter Schichtdicke.
Gemäß Anspruch 12 wird die Oberfläche des variablen Gerinnes 3 durch Sandstrahlen nachbehandelt. Dabei kann zusätzlich auch die Auftrittsfläche 41 sandgestrahlt werden, sodass eine rutschhemmende, aufgeraute Oberfläche sowohl im variablen Gerinne 3 als auch auf der Auftrittsfläche 41 entsteht.
Gemäß Anspruch 13 ist dargelegt, dass der Betonabtrag 4, der in großen Mengen in kurzer Zeit anfällt, selbsttätig durch die Schwerkraft entfernt wird, nämlich durch Herabfallen in einen Behälter 7. Der Weitertransport dieses Betonabtrages 4 ist einfach, zum Beispiel über ein Förderband 8, sodass diese Betonreste 4 in der Fertigungsmaschine oder Mischanlage weiter verwertet werden können.
Die Erfindung umfasst ferner eine Vorrichtung zur Herstellung von Schachtunterteilen mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 16.
Die Aussparkerne 10 sind am Formmantel 9 variabel befestigt, sodass jeder Anschlusswinkel realisiert werden kann. Der Stützkern 11 weist einen Deckel 12 zur Bildung des Auftrittes 13 auf, jedoch im ersten Arbeitsgang also bei der Herstellung ohne Gerinne, wobei der Deckel 12 flach oder kegelförmig ist. In die Vorrichtung ist die Fräsvorrichtung 17 und / oder die Schneidvorrichtung 46 integriert, die das variable Gerinne 3 nach einer Teilerhärtung von ca. 1 bis 10 Stunden herausarbeitet.
Gemäß Anspruch 19 ist die Formeinrichtung 19 so ausgeführt, dass der Beton 14 durch Rütteln der Formeinrichtung 19 verdichtet wird und gegebenenfalls durch zusätzliches Einpressen der Pressplatte 15. Beim so genannten Rüttelpressverfahren hat der Beton 14 schon eine so große Grünstandsfestigkeit, dass sofort nach dem Verdichtungsvorgang der Formmantel 9 und die Pressplatte 15 entfernt werden können. Anschließend werden die Aussparkerne 10 herausgezogen, sodass diese ebenfalls gleich wieder verwendet werden können. Bei der Verwendung von integrierten Dichtungen in den Anschlüssen 2 verbleiben lediglich noch Aufsteckkerne 20 bis zum endgültigem Abbinden im Betonteil. Das Schachtunterteil 1 wird auf dem Profilring 6 gemeinsam mit dem Stützkern 11 und dem Deckel 12 weiter transportiert und gegebenenfalls durch eine Härtekammer geführt, sodass die Teilerhärtung schneller erfolgt.
Nach ca. 1 bis 5 Stunden wird der Stützkern 11 mit dem Deckel 12 herausgezogen und das Schachtunterteil 1 steht nur noch auf dem Profilring 6, sodass das variable Gerinne 3 durch schichtweises Herausfräsen und / oder Herausschneiden des Betons 4,14,16 hergestellt werden kann.
Gemäß Anspruch 20 werden mehrere Formeinrichtungen 19 benötigt, die mit selbstverdichtendem Beton 16 befüllt werden. Nach der gewünschten Teilerhärtung des Betons 16 können die Stützkerne 11, die Deckel 12 und die Aussparkerne 10 entfernt werden, sodass auch hier das Schachtunterteil 1 nur noch auf dem Profilring 6 in umgekehrter natürlicher Lage steht und auch hier das variable Gerinne 3 schnell und problemlos herausgefräst werden kann.
Gemäß Anspruch 21 wird das Schachtunterteil 1 relativ zum Formmantel 9 nach oben entformt. Dies erfolgt mit der Vertikalhubeinrichtung 44, die das Schachtunterteil 1 samt Stützkern 11, Deckel 12, Profilring 6 und Aussparkernen 11 nach oben aus dem Mantel 9 herausschiebt. Dies ist ein sehr einfacher und sicherer Entschalungsvorgang und das Schachtunterteil 1 ist zum Herausnehmen der Aussparkerne 11 und zum Weitertransport von oben sehr gut zugänglich.
Gemäß Anspruch 23 erfolgt das Drehen des Profilrings 6 samt Schachtunterteil 1 mit mindestens drei Bundrollen 26 und elektrischem Drehantrieb. Es besteht auch die nicht gezeigte Variante, dass zu jedem Drehantrieb mehrere Bundrollen zugeordnet sind, die dann zur Aufnahme von Schachtunterteilen 1 mit verschiedenen Nenndurchmessern, z. B. Nennweite 1000, 1200 und 1500 mm ausgelegt sind.
Gemäß Anspruch 24 ist eine Messeinrichtung 27 vorgesehen, zum Vermessen der vorgefertigten variablen Anschlüsse 2. Hierzu wird das Schachtunterteil 1 um seine vertikale Achse 34 gedreht und mit der Messeinrichtung die Umfangsfläche des Schachtunterteiles 1, entweder durch Ultraschall oder durch Laserstrahlen, abgetastet. Damit können die Messdaten der variablen Gerinne 3 in Bezug auf Durchmesser, Höhenlage und Winkel exakt erfasst werden, sodass das Herausfräsen des variablen Gerinnes 3 gemäß den Istabmessungen der Anschlüsse 2 erfolgt.
Gemäß Anspruch 25 wird der rotierende Fräser 5 und / oder das Schneidwerkzeug mit dem Industrieroboter 22 programmgesteuert geführt. Üblicher Weise hat ein solcher Industrieroboter sechs Achsen. Damit lassen sich das variable Gerinne 3, als auch variabel gefräste Anschlüsse 24 schnell und exakt aus dem teilerhärteten Beton 14, 16 ausfräsen. Durch die Anordnung des Industrieroboters 22 unterhalb und seitlich zu dem Schachtunterteil 1 kann sowohl außen als auch innen im Schachtunterteil 1 gefräst werden und der Betonabtrag 4 kann frei in die Auffangwanne 29 herunter fallen.
Gemäß Anspruch 26 ist der rotierende Fräser 5 mit Hartmetall oder Diamantzähnen bestückt. Die Schneidkanten 38 dieser Zähne tangieren eine gedachte Kugel 36.
Gemäß Anspruch 27 und 28 kommt ein Schneidwerk 47 zum Einsatz, das mit der Schneidkante den feinkörnigen, teilerhärteten Beton 14, 16 schichtweise herausschneidet. Der Betonabtrag 4 wird dabei nicht zerkleinert und wird in großen Mengen und mit noch geringerem Verschleiß abgetragen. Die Schneidkante besteht vorzugsweise aus einem dünnen Blech und ist kreisförmig. Das Schneidwerkzeug 47 ist einfach und kostengünstig und das Verschleißblech 49 kann schnell gewechselt werden.
Gemäß Anspruch 29 und 30 ist die Glättkugel 23 etwas größer als die gedachte Kugel 36 des rotierenden Fräsers 5. Damit kann für den Glättvorgang nahezu noch mal das gleiche Programm abgefahren werden, wie beim Fräsvorgang. Lediglich die Vorschubgeschwindigkeit und Drehzahl der Glättkugel 23 wird variiert. Durch die Durchmesserdifferenz der Glättkugel 23 zum Fräser 5 wird der Anpressdruck beim Glätten auf dem Beton vorgegeben.
Bei dem gemäß erfindungsgemäßem Verfahren und erfindungsgemäßer Vorrichtung hergestellten Schachtunterteil 1 handelt es sich um ein monolithisches Teil, das homogen aus Beton hergestellt ist. Sowohl das Gerinne als auch die Schachtwand ist aus einem Stück gegossen oder gerüttelt. Es wird ein feinkörniger Beton 14, 16 verwendet. Korngröße etwa 0 - 4 mm. Dieser Beton 14, 16 lässt sich in vorteilhafter Weise gut verarbeiten und ist besonders gut für das neue automatische Fertigungsverfahren geeignet. Das gesamte Schachtunterteil 1 hat eine gleichmäßige feine Oberflächenstruktur.
Das variable Gerinne 3 weist aufgrund des neuen Verfahrens eine Formgenauigkeit und Oberfläche auf, die bisher nicht möglich war. Dies insbesondere durch den exakten maschinellen automatischen Fräsvorgang bei teilerhärtetem, feinkörnigen Beton 14, 16.
Die variablen Gerinne 3 können gemäß dem neuen Verfahren durch eine weitere Nachbehandlung verbessert werden können, insbesondere auch deshalb, weil durch die programmgesteuerte Bearbeitung exakte Daten über die Geometrie des Gerinnes 3 vorhanden sind und so eine weitere automatische Bearbeitung der Teile möglich wird.
Auch wird das variable Gerinne 3 nach vollständigem Aushärten der Schachtunterteile 1 und Wenden in natürlicher Lage, zur Verbesserung der Oberfläche mit einer Beschichtung oder mit Mörtel versehen, oder die Oberfläche des Gerinnes 3 wird durch Schleifen oder Fräsen weiter verbessert. Hierbei muss nur noch eine dünne Schicht abgetragen werden, da bereits ein geometrisch einwandfreies Gerinne 3 vorhanden ist, das lediglich noch geglättet wird.
Das variable Gerinne 3 und auch die Auftrittsfläche 41 können durch Sandstrahlen nachbehandelt werden. Dadurch entsteht eine aufgeraute, rutschsichere Struktur.
Durch das neue Fertigungsverfahren lassen sich sehr maßhaltige Teile erzielen.
Die Gerinnekanäle 43 sind strömungstechnisch optimal ausgeführt, durch eine einfache Gesetzmäßigkeit, die besagt, dass die Gerinnekanalachsen 42 immer Radien (R) sind, die in etwa senkrecht auf die Achsen der Anschlüsse 2, 24 treffen, bzw. senkrecht auf die innere Schachtwand auftreffen. Diese einfache Gesetzmäßigkeit lässt es zu, dass nur aufgrund der Position und des Durchmessers der Anschlüsse 2, 24, das Fräsprogramm automatisch erzeugt und berechnet werden kann, sodass der Programmieraufwand für das Fräsprogramm gering ist. Der Fräsvorgang selbst wird in vorteilhafter Weise durch einen Industrieroboter 22 durchgeführt. Dieser kann zusätzlich auch Anschlüsse 24 von außen in den teilerhärteten Beton 14, 16 fräsen und auch die Nachbehandlung der Schachtunterteile 1 übernehmen, wie z. B. Glätten und Beschichten oder auch Beschriften.
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